EP3308385B1 - Überspannungsableiter mit mehreren säulen von widerständen, bei dem die säulen an einem ende mit einer haltevorrichtung befestigt sind, sowie ein verfahren zur montage eines überspannungsableiters - Google Patents

Überspannungsableiter mit mehreren säulen von widerständen, bei dem die säulen an einem ende mit einer haltevorrichtung befestigt sind, sowie ein verfahren zur montage eines überspannungsableiters Download PDF

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EP3308385B1
EP3308385B1 EP16745074.1A EP16745074A EP3308385B1 EP 3308385 B1 EP3308385 B1 EP 3308385B1 EP 16745074 A EP16745074 A EP 16745074A EP 3308385 B1 EP3308385 B1 EP 3308385B1
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EP
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surge arrester
columns
column
arrester according
support point
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Siemens AG
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Siemens AG
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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
    • H01C7/123—Arrangements for improving potential distribution
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a surge arrester according to the preamble of claim 1 and a corresponding method for mounting a surge arrester according to claim 9.
  • transformers are connected at the ends of the transmission lines to transform the voltage at the destination down to a lower voltage level. These transformers must be protected against overvoltages on the connected high-voltage transmission lines. Overvoltages arise e.g. in a lightning strike on the transmission line.
  • Mechanismsabieiter used having electrical components that have a high resistance below a predetermined voltage and above the predetermined voltage low resistance.
  • the predetermined voltage is thereby provided slightly above the rated voltage of the high-voltage transmission line, so that in the event of a lightning strike, the overvoltage triggers the surge arrester, which dissipates a current on earth, until the overvoltage is reduced and the predetermined voltage is again undershot.
  • Such a surge arrester is eg from the product brochure " High-voltage surge arresters, Product Guide “of Siemens AG, 2014, Order No. E50001-G630-A249-X-4A00 on page 12 known.
  • the 3EL model shown there uses metal oxide blocks stuck on rods of nonconductive material - this design is called “cage” or cage construction.
  • An insulating layer of silicone rubber is attached around the metal oxide blocks.
  • At the bottom of the Surge arrester is a device end with four screw connections shown.
  • a surge arrester known, in which several - in the example shown four - columns with resistive elements are connected in parallel.
  • the columns are attached to the top of the surge arrester with a substantially triangular-shaped retainer plate for each column.
  • one corner of the holding plate is oriented towards the center of the surge arrester and fastened there, while the other two corners are oriented towards the outside and / or fixed.
  • the coupling element is designed as a slotted metal plate.
  • the object of the invention is to provide an overvoltage conductor which is particularly easy, quick and safe to install.
  • the invention solves this problem by a surge arrester according to claim 1.
  • a contact or shim at the top can be provided for each column, with the production-related different length of the resistors and thus the columns can be compensated.
  • the elevated support point is formed by a dome, which is inserted into a recess in the holding device.
  • the raised support point is formed by a grub screw which is screwed into a thread in the column.
  • a grub screw which is screwed into a thread in the column.
  • the surge arrester according to the invention is due to the elevated support point formed between the column and the holding device, a gap. This is an advantage because the air can escape through the gap in the so-called potting during assembly of the surge arrester; the formation of an air cushion between the lovedssjulen with corresponding quality losses is avoided.
  • each column has an elevated support point. This is an advantage because all columns can be fixed without tilting.
  • the columns are attached at their other end to a base plate. This is an advantage because a base plate is a long-proven design for surge arresters.
  • stabilization rods are provided for bracing the columns, each forming a cage for each column. It can e.g. glass fiber reinforced threaded rods are used, which are screwed at the top and bottom of each nut on the base plate and the fixture and thus clamp the columns.
  • the cage for each column is formed by three stabilizing rods each. This is an advantage because it ensures a secure fixing of the column.
  • the stabilizing rods are connected to the holding device in such a way that the columns are firmly clamped at the elevated contact point elevated support point. This is an advantage because it prevents slippage or tilting of the columns.
  • three columns are provided. This is an advantage because with three columns, each having an elevated support point, a particularly stable three-point support is made.
  • the invention achieves this object by a method according to claim 9.
  • the same advantages result analogously as explained above for the surge arrester according to the invention.
  • FIGS. 1 to 5 a preferred embodiment of a surge arrester according to the invention is shown in various partial views and detailed views.
  • the stabilizing rods 2-7 are bolted below the base plate by nuts.
  • the three resistance columns each have a cap 8, 9, 10 as an elevated support point for a holding device 19.
  • Each resistance column 11, 12, 13 has, as in FIGS. 2 and 3 shown, a plurality of superimposed disc-shaped resistors.
  • the resistance column 11 has the resistors 14-17.
  • FIGS. 3 to 5 show that the holding device 19 is formed as a holding plate having recesses 18, 20, in which the respective dome 8-10 of the resistance columns 11,12,13 are introduced.
  • the holding device 19 can be placed on all three resistance columns during assembly of the surge arrester, so that there is a stable three-point support on the calotte 8-10 without tilting or slipping.
  • Another advantage is that production-related differences in length of the three columns can be easily and safely compensated.
  • the holding device 19 is shown in a longitudinal section, so that the intervention of dome 8 can be shown in the recess 18. In the actual surge arrester, however, the fixture 19 will completely cover the three resistive columns 11-13.
  • the holding device 19 is then screwed by means of nuts at the upper end of the stabilizing rods 2-7, so that the three columns 11-13 between base plate 1 and holding device 19 are fixed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters gemäß Anspruch 9.
  • Bei Hochspannungsüberlandleitungen werden an den Enden der Übertragungstrassen Transformatoren angeschlossen, um die Spannung am Zielort auf ein niedrigeres Spannungsniveau herunter zu transformieren. Diese Transformatoren müssen vor Überspannungen auf den angeschlossenen Hochspannungsüberlandleitungen geschützt werden. Überspannungen entstehen z.B. bei einem Blitzeinschlag auf der Überlandleitung. Zum Schutz der Transformatoren werden daher i.d.R. so genannte Überspannungsabieiter eingesetzt, die elektrotechnische Bauelemente aufweisen, die unterhalb einer vorgegebenen Spannung eine hohen Widerstand aufweisen und oberhalb der vorgegebenen Spannung einen geringen Widerstand. Die vorgegebene Spannung wird dabei etwas oberhalb der Nennspannung der Hochspannungsüberlandleitung vorgesehen, so dass im Falle eines Blitzschlags die Überspannung den Überspannungsableiter auslöst, der einen Strom auf Erde ableitet, bis die Überspannung abgebaut und die vorgegebene Spannung wieder unterschritten wird.
  • Ein solcher Überspannungsableiter ist z.B. aus der Produktbroschüre "High-voltage surge arresters, Product guide" der Siemens AG, 2014, Order No. E50001-G630-A249-X-4A00 auf Seite 12 bekannt. Das dort gezeigte Modell 3EL verwendet Metaloxidblöcke, die auf Stäbe aus einem nicht-leitenden Material gesteckt sind - diese Bauform wird als "Cage"- oder Käfigbauweise bezeichnet. Um die Metalloxidblöcke ist eine Isolierschicht aus Silikongummi angebracht. An dem unteren Ende des Überspannungsleiters ist ein Vorrichtungsende mit vier Schraubverbindungen dargestellt.
  • Des Weiteren ist aus der Druckschrift WO 94/14171 ein Überspannungsableiter bekannt, bei dem mehrere - im gezeigten Beispiel vier - Säulen mit Widerstandselementen parallel geschaltet sind. Die Säulen werden dabei an der Oberseite des Überspannungsableiters mit einer im Wesentlichen dreieckförrnigen Halteplatte für jede Säule befestigt. Dabei ist jeweils eine Ecke der Halteplatte zur Mitte des Überspannungsableiters hin orientiert und dort befestigt, während die anderen beiden Ecken nach außen hin orientiert und oder befestigt sind.
  • Ferner ist aus der Druckschrift WO201_0/010067 bekannt, bei einem Überspannungsableiter mit vier Säulen für Widerstände ein Koppelelement einzusetzen, das an der Oberseite der Säulen zur Befestigung dient. Dieses Koppelelement hat je einen Zweig pro Säule, wobei die Zweige unabhängig voneinander verformbar sind. Auf diese Weise können mittels des Koppelelements fertigungsbedingt unterschiedliche Längen der Säulen ausgeglichen werden, um eine sichere Befestigung herzustellen. Dabei ist das Koppelelement als geschlitzte Metallplatte ausgebildet.
  • Des Weiteren ist ein gattungsgemäßer Überspannungsableiter aus den Druckschriften US 4 262 318 A und US 5 317 473 A bekannt.
    Ausgehend von einem bisherigen Überspannungsableiter mit mehreren Säulen von Widerständen, bei dem die Säulen an einem Ende mit einer Haltevorrichtung befestigt sind, stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, einen Überspannungsleiter anzugeben, der besonders einfach, schnell und sicher montierbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Überspannungsableiter gemäß Anspruch 1.
  • Beispielsweise kann für jede Säule eine Kontakt- bzw. Ausgleichsscheibe am oberen Ende vorgesehen sein, mit der fertigungsbedingte unterschiedliche Länge der Widerstände und damit der Säulen ausgeglichen werden können. In diesem Fall ist es zweckmäßig den Auflagepunkt auf der Kontakt- bzw. Ausgleichsscheibe vorzusehen.
  • Weiterhin kann es z.B. vorgesehen sein, die die einzelnen Säulen mit Federn zusammenzudrücken.
  • Es ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, dass über den Auflagepunkt eine parallele Krafteinleitung in die Widerstände ohne Verkantung möglich ist. Hierdurch wird es vermieden, dass die Widerstände in den Säulen durch ungleichmäßige Krafteinleitung zerbrechen.
  • Der erhöhte Auflagepunkt ist durch eine Kalotte gebildet, die in eine Ausnehmung in der Haltevorrichtung eingeführt ist. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise eine stabile Punktauflage gebildet wird, denn mittels der Kalotte wird auch bei einem leicht schiefen auflegen der Haltevorrichtung, z.B. aufgrund von fertigungsbedingt leicht unterschiedlich lange Säulen, eine parallele Krafteinleitung in die Säule ohne verrutschen oder verkannten ermöglicht.
  • Alternativ ist der erhöhte Auflagepunkt durch eine Madenschraube gebildet, die in ein Gewinde in der Säule eingeschraubt ist. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise eine verbesserte Einstellmöglichkeit gegeben ist, wenn eine Säule fertigungsbedingt kürzer oder länger als die anderen Säulen ist. Dabei kann die Madenschraube mit einer Kalotte kombiniert werden, also aus dem Bereich der Kalotte herausgeschraubt werden, oder für sich allein auf einer ansonsten flachen Säule angeordnet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist durch den erhöhten Auflagepunkt zwischen der Säule und der Haltevorrichtung ein Zwischenraum ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil über den Zwischenraum bei dem so genannten Vergießen während der Montage des Überspannungsableiters die Luft entweichen kann; die Bildung eines Luftpolsters zwischen den Widerstandssjulen mit entsprechenden Qualitätsverlusten wird vermieden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist jede Säule einen erhöhten Auflagepunkt auf. Dies ist ein Vorteil, weil so alle Säulen ohne Verkanten befestigt werden können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters sind die Säulen an ihrem anderen Ende auf einer Grundplatte befestigt. Dies ist ein Vorteil, weil eine Grundplatte eine lange bewährte Bauform für Überspannungsableiter ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters sind zur Verspannung der Säulen Stabilisierungsstangen vorgesehen, die jeweils einen Käfig für jede Säule ausbilden. Es können z.B. glasfaserverstärkte Gewindestangen eingesetzt werden, die oben und unten jeweils über Muttern auf die Grundplatte und die Haltevorrichtung geschraubt werden und so die Säulen einspannen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist der Käfig für jede Säule durch je drei Stabilisierungsstangen ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil so ein sicheres Festlegen der Säule gewährleistet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters sind die Stabilisierungsstangen derart mit der Haltevorrichtung verbunden, dass die Säulen an dem erhöhten Auflagepunkt erhöhten Auflagepunkt fest eingespannt sind. Dies ist ein Vorteil, weil so ein Verrutschen oder Verkanten der Säulen vermieden wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters sind drei Säulen vorgesehen. Dies ist ein Vorteil, weil mit drei Säulen, die je einen erhöhten Auflagepunkt aufweisen, eine besonders stabile Dreipunktauflage hergestellt wird.
  • Ferner stellt sich ausgehend von einem bisherigen Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters an die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren anzugehen, mit dem ein Überspannungsleiter besonders einfach, schnell und sicher montierbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Verfahren gemäß Anspruch 9. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter erläutert.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung zeigen die Figuren in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters. Dabei zeigt
    • Figur 1
    eine erste Teilansicht eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, und
    Figur 2
    eine zweite Teilansicht des Überspannungsableiters gemäß Figur 1, und
    Figur 3
    eine Seitenansicht des Überspannungsableiters, und
    Figur 4
    eine Detailansicht des Überspannungsableiters, und
    Figur 5
    eine vierte Teilansicht des Überspannungsabieiters.
  • In den Figuren 1 bis 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters in verschiedenen Teilansichten und Detailansichten dargestellt.
  • Auf einer Grundplatte 1 sind drei Widerstandsäulen 11, 12, 13 angeordnet, die durch Stabilisierungsstangen 2-7 festgehalten werden. Die Stabilisierungsstangen 2-7 sind unterhalb der Grundplatte durch Muttern verschraubt. Die drei Widerstandssäulen weisen je eine Kalotte 8, 9, 10 als erhöhten Auflagepunkt für eine Haltevorrichtung 19 auf.
  • Jede Widerstandssäule 11,12,13 weist, wie in Figur 2 und 3 gezeigt, mehrere übereinander angeordnete, scheibenförmige Widerstände auf. Beispielhaft weist die Widerstandssäule 11 die Widerstände 14-17 auf.
  • Figuren 3 bis 5 zeigen, dass die Haltevorrichtung 19 als eine Halteplatte ausgebildet ist, die Aussparungen 18, 20 aufweist, in die die jeweiligen Kalotten 8-10 der Widerstandssäulen 11,12,13 eingeführt werden. Auf diese Weise kann die Haltevorrichtung 19 auf allen drei Widerstandssäulen bei der Montage des Überspannungsleiters aufgelegt werden, so dass sich ohne Verkanten oder Verrutschen eine stabile Dreipunktauflage auf den Kalotten 8-10 ergibt. Ein weiterer Vorteil ist es, dass produktionsbedingte Längenunterschiede der drei Säulen einfach und sicher ausgeglichen werden können.
  • In den Figuren 3 bis 5 ist die Haltevorrichtung 19 in einem Längsschnitt dargestellt, damit das Eingreifen von Kalotte 8 in die Aussparung 18 gezeigt werden kann. Im tatsächlichen Überspannungsableiter wird die Haltevorrichtung 19 jedoch die drei Widerstandssäulen 11-13 vollständig überdecken. Die Haltevorrichtung 19 wird dann mittels Muttern am oberen Ende der Stabilisierungsstangen 2-7 festgeschraubt, so dass die drei Säulen 11-13 zwischen Grundplatte 1 und Haltevorrichtung 19 festgelegt sind.

Claims (9)

  1. Überspannungsableiter mit mehreren Säulen (11, 12, 13) von Widerständen (14,15,16,17), bei dem die Säulen (11, 12, 13) an einem Ende mit einer Haltevorrichtung (19) befestigt sind, wobei mindestens eine Säule (11, 12, 13) an dem einen Ende einen erhöhten Auflagepunkt (8, 9, 10) aufweist, um mittels der Haltevorrichtung (19) eine Punktauflage für die mindestens eine Säule (11, 12, 13) auszubilden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erhöhte Auflagepunkt (8, 9, 10) durch eine Kalotte gebildet ist, die in eine Ausnehmung (18, 20) in der Haltevorrichtung (19) eingeführt ist, oder
    dass der erhöhte Auflagepunkt (8, 9, 10) durch eine Madenschraube gebildet wird, die in ein Gewinde in der Säule eingeschraubt ist.
  2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den erhöhten Auflagepunkt (8,9,10) zwischen der Säule (11, 12, 13) und der Haltevorrichtung (19) ein Zwischenraum ausgebildet ist.
  3. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Säule (11,12,13) einen erhöhten Auflagepunkt (8, 9, 10) ausweist.
  4. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (11, 12, 13) an ihrem anderen Ende auf einer Grundplatte (1) befestigt sind.
  5. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verspannung der Säulen (11,12,13) Stabilisierungsstangen (2,3,4,5,6,7) vorgesehen sind, die jeweils einen Käfig für jede Säule (11, 12, 13) ausbilden.
  6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig für jede Säule (11,12,13) durch je drei Stabilisierungsstangen (2,3,4,5,6,7) ausgebildet ist.
  7. Überspannungsableiter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsstangen (2,3,4,5,6,7) derart mit der Haltevorrichtung (19) verbunden sind, dass die Säulen (11, 12, 13) an dem erhöhten Auflagepunkt (8,9,10) fest eingespannt sind.
  8. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Säulen (11, 12, 13) vorgesehen sind.
  9. Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein derartiges Befestigen der Haltevorrichtung (19) auf den Säulen (11,12,13), dass die Säulen (11, 12, 13) an erhöhten Auflagepunkten (8, 9, 10) zusammengepresst werden.
EP16745074.1A 2015-08-05 2016-07-19 Überspannungsableiter mit mehreren säulen von widerständen, bei dem die säulen an einem ende mit einer haltevorrichtung befestigt sind, sowie ein verfahren zur montage eines überspannungsableiters Not-in-force EP3308385B1 (de)

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