WO2012098250A1 - Überspannungsableiter mit käfig-design - Google Patents

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WO2012098250A1
WO2012098250A1 PCT/EP2012/050916 EP2012050916W WO2012098250A1 WO 2012098250 A1 WO2012098250 A1 WO 2012098250A1 EP 2012050916 W EP2012050916 W EP 2012050916W WO 2012098250 A1 WO2012098250 A1 WO 2012098250A1
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WO
WIPO (PCT)
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surge arrester
reinforcing element
fittings
armature
fitting
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/050916
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Klaube
Christoph Koch
Original Assignee
Tridelta Überspannungsableiter Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to MX2013008447A priority Critical patent/MX2013008447A/es
Priority to EP12710041.0A priority patent/EP2666170A1/de
Priority to BR112013018571A priority patent/BR112013018571A2/pt
Priority to US13/980,709 priority patent/US20140218834A1/en
Priority to CN2012800128019A priority patent/CN103430247A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device
    • 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 with
  • Surge arresters are connected in power systems between the electrical line and ground, to possibly dissipate an overvoltage in this line and so protect other components or devices of the power grid.
  • Such surge arresters usually contain a stack of cylindrical varistor blocks,
  • This arrangement is made of a housing
  • Reinforcing elements are braced from an insulating plastic.
  • the reinforcing elements in turn are attached to the fittings.
  • Such a surge arrester is known, for example, from EP 0614198 A.
  • EP 0614198 A In the surge arrester of this document are two separate
  • Isolierstoffschlaufe are formed, mounted such that each insulating loop connects both valves, wherein the two IsolierstoffSchrise each other
  • a problem with such a surge arrester is that at least two independent insulating straps are needed. This will be relatively many individual
  • Insulating material are connected, which is meandered repeatedly between the two valves back and forth, so that it covers the entire circumference of the fittings.
  • Figure 2 is a view of a surge arrester of a
  • Figure 3 is a plan view of a valve of the
  • Figure 4 is a side view of another fitting of
  • Figure 5 is a view of a second invention
  • Figure 6 is a plan view of a fitting in the second
  • Figure 7 is a side view of another fitting of
  • the surge arrester with cage design shown in Figure 1 contains at least two fittings 3 and a housing 9 with umbrellas 11.
  • the housing 9 serves to protect against the environment and is preferably formed of silicone.
  • the housing 9 can be manufactured by spraying or casting.
  • the screens 11 have the function of a creepage path for the current at the
  • the umbrellas can be shaped differently. When used in an interior, the umbrellas can be completely dispensed with.
  • the faucets 3 are made of metal, preferably aluminum or stainless steel, and are provided with means to enable an electrical connection to a power network. In addition, they are designed to provide a mechanical connection
  • varistor blocks 5 are arranged in a stack between the fittings 3, as can be seen in Figure 2, which is a view of a first embodiment of the invention
  • varistor blocks 5 known ceramic disks having a voltage-dependent resistor (variable resistor) can be used. At low voltages they work as near-perfect insulators, while at high voltages they have good conductivity.
  • commercially available varistor blocks are made based on zinc oxide - ZnO. However, the invention is not limited to zinc oxide, and other metal oxides, plastics and silicon carbide can be used for example for the Varistorblöcke. In addition, in addition to the Varistorblöcken 5 even more blocks, such as metal blocks 6 or
  • Spark gap blocks may be included in the stack so as to adapt the length of the surge arrester, its heat transfer and operation to the needs of the particular occasion. As usual, beyond that
  • Error elements such as disc springs, may be provided in the stack of Varistorblöcke 5, for a certain elasticity and to maintain the electrical
  • the varistor blocks 5 are formed as circular cylinders with a diameter of, for example, 5 cm and a height of 4 cm. On both sides of the varistor blocks 5 are not shown in detail
  • the contacting thin aluminum discs may be provided between the Varistorblöcken 5.
  • a stack formed by stacking such varistor blocks 5 and possible metal blocks 6 is in the case of the surge arrester shown in FIG.
  • the fittings 3 are by a projecting from the surge arrester central screw 4, the well contacted, the electric varistor blocks 5 so
  • Installation or power supply networks can be integrated.
  • the fittings are 3 blocks of aluminum with a diameter slightly larger than that of the varistor blocks 5.
  • the varistor blocks 5 facing surface of at least one valve 3 can by suitable shaping so
  • the stack of varistor blocks 5 with an intervening metal block 6 is shown between the two fittings 3.
  • the stack is formed by a reinforcing element 7 in the form of a
  • the reinforcing element 7 is in the form of a closed
  • Loop is formed so that four loop ends 19a,
  • a central screw 4 is formed as a clamping screw, which is accommodated in a through hole, and which makes it possible to clamp the Studentsnapssabieiter during assembly.
  • Such a reinforcing element 7 can be made by placing a bundle of glass fibers in a mold and then potting with a suitable plastic.
  • the reinforcing element 7 is manufactured by glass fiber injection molding. In this case, plastic compound provided with glass fibers is injected into a mold.
  • Tightening screw 4 shown fitting 3 are used and the two opposite this fitting opposite loop ends 19, 19a and 19b with respect to each other can be bent, so that it is easily possible, the Varistorblöcke 5, the
  • Reinforcing element 7 allows, in its original form
  • Lifting force can be repeatedly executed.
  • the fittings 3 can be manufactured as castings, wherein the shoulder 13 or the groove 15 and the projection 17 can already be formed during casting. Alternatively, it is possible to mill these parts into the aluminum block.
  • FIG. 3 shows a plan view of the surge arrester of FIG. 2, in which the armature 3 with the shoulders 13 can be seen.
  • two loop ends are
  • the reinforcing element 7 is formed of plastic in one piece, despite its dimensional stability allows some flexibility in terms of Lengths of the individual sections 7a, 7b, 7c and 7d, so that small manufacturing variations of the fittings 3 and the reinforcing member 7 is not uneven
  • FIG. 4 shows a side view in detail of the second
  • Varistor blocks 5 and reinforcing element 7 can then be made so that the reinforcing element 7 snaps into the groove 15 and thus holds the stack.
  • the guide in the groove 15 has the advantage that the fitting 3 is fixed in its final position, and can not slip further into the stack, as required.
  • Tightening the clamping screw 4 can then be done easily and without risk of damaging the Varistorblöcke 5.
  • the fitting has a polygonal cross-section, in the example of Figure 2 is approximately rectangular, wherein the
  • FIG. 5 shows a second embodiment according to the invention, which differs from that shown in Figure 2 in that two reinforcing elements 7, each in its own
  • the second armature 3 is again formed so that in its side surface grooves 15 and projections 17 are formed, in which the respective loop ends of the reinforcing elements 7 can snap.
  • the end fitting 3 is provided with the central clamping screw 4 with the two reinforcing elements 7.
  • Loop ends of the reinforcing elements 7 are spread, so that the varistor blocks 5, the metal block 6 and the second end fitting 3 can be used. Then, the mechanical spread of the reinforcing elements 7 is released, so that the respective loop ends in the grooves 15 to the
  • surge arrester exercised. After the surge arrester core thus produced is cleaned in a corresponding process step and impregnated if necessary, it is also encapsulated or encapsulated with a silicone housing, wherein at the same time the screens are formed.
  • Figure 6 shows a view of a fitting 3 with the
  • FIG. 7 shows a side view in detail of the second fitting 3 in this embodiment. This view corresponds to the illustration in FIG. 4.
  • Reinforcing elements 7 are provided. In this way, eight parallel portions of the reinforcing element 7 can extend from one armature 3 to the other, and the
  • each of the reinforcing elements 7 could rest on each fitting 3 with more than two loop ends,
  • each armature 3 it would be possible to provide three loop ends on each armature 3. Also, the invention is not limited to provide two reinforcing elements 7. If greater stability is required, more than two reinforcing elements 7 could be attached.
  • the reinforcing element 7 has a rectangular cross-section. This is to be preferred, since thus the respective groove 15 or the shoulder 13 can be formed accordingly, so that a good circulation of the
  • the invention is not limited, and a round cross section for the
  • the groove or the shoulder is formed with an undercut to prevent lateral slippage of the
  • the groove is formed so that the reinforcing element 7 is not only held in a form-fitting manner by the support, but is additionally fixed by frictional engagement. This has the
  • the central clamping screw 4 is provided in the end fitting 3, around which the loops of
  • valve 3 be provided opposite valve 3. It is also possible to provide clamping screws on both fittings.
  • the fittings 3 are each end fittings, which also provide for the electrical connection of the surge arrester to the line. But it is also possible to screw on the one fitting 3 with the projection 17 and the groove 15 an identical fitting 3 with opposite orientation, and thus to extend the surge arrester to twice the length. The fitting 3 would then no end fitting but a middle fitting. It is also possible to form on the side surface of the fitting 3 corresponding grooves and projections with opposite orientation, so that the fitting 3 can be used as a coupling piece in a surge arrester. In this way are surge arresters with larger overall lengths
  • Porcelain housing if desired.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden Armaturen (3), mindestens einem Varistorblock (5), der zwischen den Armaturen (3) angeordnet ist, und mindestens einem Verstärkungselement (7) in Form einer geschlossenen Schlaufe, die die Armaturen (3) und den Varistorblock (5) unter Druck gegeneinander hält. Erfindungsgemäß ist das Verstärkungselement (7) an jede der beiden Armaturen (3) jeweils an mindestens zwei Seiten der Armatur (3) gehalten. Auf diese Art bilden sich vier Abschnitte (7a, 7b, 7c und 7d) des Verstärkungselements (7), die sich von der einen Armatur (3) zu der anderen Armatur (3) erstrecken und für die mechanische Stabilität des Überspannungsableiters sorgen.

Description

UBERSPANNUNGSABLEITER MIT KÄFIG -DESIGN
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter mit
Käfigdesign.
Überspannungsabieiter werden bei Stromversorgungssystemen zwischen der elektrischen Leitung und Masse geschaltet, um gegebenenfalls eine Überspannung in dieser Leitung abzuleiten und so andere Bauteile oder Geräte des Stromnetzes zu schützen.
Derartige Überspannungsabieiter enthalten für gewöhnlich einen Stapel aus zylinderförmigen Varistorblöcken,
vorzugsweise aus geeignet dotiertem Zinkoxid oder ähnlichen keramischen Material, die zwischen zwei Armaturen gehalten werden. Diese Anordnung wird von einem Gehäuse aus
witterungsbeständigem Kunststoff oder Porzellan umgeben. Die Haltekraft, die notwendig ist, damit die Varistorblöcke gut miteinander kontaktieren und zum Gewährleisten der gewünschten mechanischen Festigkeit, wird dadurch erzielt, dass die beiden Endarmaturen gegeneinander über
Verstärkungselemente aus einem isolierendem Kunststoff verspannt sind. Die Verstärkungselemente ihrerseits sind an den Armaturen befestigt.
Ein derartiger Überspannungsabieiter ist beispielsweise aus der EP 0614198 A bekannt. Bei dem Uberspannungsableiter dieser Druckschrift werden zwei getrennte
Verstärkungselemente, die jeweils als eine einzelne
Isolierstoffschlaufe ausgebildet sind, derart angebracht, dass jede Isolierstoffschlaufe beide Armaturen verbindet, wobei die beiden IsolierstoffSchlaufen einander
gegenüberliegend an verschiedenen Seiten der jeweiligen Armatur angebracht sind. Auf diese Art bilden sich vier parallele Stränge aus Isolierstoffmaterial, die wie ein Käfig die Varistorblöcke umgeben.
Ein Problem bei einem derartigen Überspannungsabieiter ist, dass mindestens zwei unabhängige IsolierstoffSchlaufen benötigt werden. Dadurch werden relativ viele einzelne
Bauteile benötigt, was den Zusammenbau des
Überspannungsabieiters kompliziert .
Ein weiteres Problem besteht darin, dass der
Überspannungsabieiter dieser Bauart einer ungleichmäßigen Belastung ausgesetzt sein kann, falls es zu Abweichungen in den Isolierstoffschlaufenlängen oder bei den Ausformungen der Auflagepunkte an den Armaturen kommt . Dies kann zu einer ungleichmäßigen Belastung des Überspannungsabieiters führen und insbesondere in Kombination mit Wärmeausdehnungseffekten während des Betriebs des Überspannungsabieiters können Kanten der Varistorblöcke auf einer Seiten überbeansprucht werden, so dass es zu einem Kantenbruch kommen kann.
Ein weiterer Überspannungsabieiter mit einem ähnlichen
Schlaufendesign ist aus der EP 0810613 A bekannt. Bei diesem Überspannungsabieiter wird das Problem der ungleichmäßigen Belastung der Kanten der Varistorblöcke dadurch gelöst, dass eine einzige IsolierstoffSchlaufe verwendet wird, die mittig über die Armaturen verläuft .
Ein Nachteil dieses Überspannungsabieiters ist, dass der Zusammenbau aufwendig und schwierig ist, da die
Isolierstoffschlaufe aufgebracht werden muss, während der
Überspannungsabieiter unter Druck zusammengehalten wird. Es ist bei dieser Bauweise nicht möglich, den
Überspannungsabieiter erst nach Anbringen der
Verstärkungselemente mittels einer mittig verlaufenden
Spannschraube zu spannen, wie dies sonst üblicherweise geschieht. Der Verlauf der Isolierstoffschlaufe über die Mitte der Armaturen lässt keinen Platz für eine Spannschraube . Eine außerhalb der Mitte der Armaturen vorgesehene Spannschraube würde zu einer ungleichmäßigen Belastung der Varistoren mit dem Risiko eines Kantenbruchs führen.
Schließlich ist aus der EP 0230103 A ein weiterer
Überspannungsabieiter bekannt, bei dem die beiden Armaturen mittels eines offenen Bandes oder Tapes aus einem
Isolierstoffmaterial verbunden sind, das meanderförmig mehrfach zwischen den beiden Armaturen hin und her gespannt ist, so dass es den gesamten Umfang der Armaturen überdeckt.
Hier besteht ein Problem darin, dass bei dem Anbringen des Bandes darauf zu achten ist, dass keine einseitige Belastung entsteht, die die Kanten eines Varistorblocks beschädigen könnte. Darüber hinaus ist es schwierig und aufwendig, das offene Band am Ende des „Wickelvorgangs" in geeigneter Weise zu befestigen, so dass auch auf Dauer ein sicherer
Zusammenhalt gewährleistet ist.
Angesichts der Probleme des genannten Stands der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten
Überspannungsabieiter herzustellen, der eine einfache preiswerte Montage ermöglicht und dennoch einen sicheren Betrieb über eine lange Zeit erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Überspannungsabieiter nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben, in denen zeigen: Figur 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen
Überspannungsabieiters mit Gehäuse im Teilschnitt; Figur 2 eine Ansicht eines Überspannungsabieiters einer
ersten erfingungsgemäßen Ausführungsform ohne das Gehäuse;
Figur 3 eine Aufsicht auf eine Armatur des
Überspannungsabieiters aus Figur 2 ;
Figur 4 eine Seitenansicht einer anderen Armatur des
Überspannungsabieiter aus Figur 2 ;
Figur 5 eine Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform eines Überspannungsabieiters;
Figur 6 eine Aufsicht auf eine Armatur bei der zweiten
Ausführungsform; und
Figur 7 eine Seitenansicht einer anderen Armatur des
Überspannungsabieiters aus Figur 5.
Der in Figur 1 gezeigte Überspannungsabieiter mit Käfigdesign enthält mindestens zwei Armaturen 3 und ein Gehäuse 9 mit Schirmen 11. Das Gehäuse 9 dient zum Schutz gegen die Umwelt und ist vorzugsweise aus Silikon gebildet. Das Gehäuse 9 kann durch Spritzen oder Gießen hergestellt werden. Die Schirme 11 haben die Funktion einen Kriechweg für den Strom an der
Außenseite des Überspannungsabieiters auch beim Anhaften von Verunreinigungen oder Wasser zu verlängern bzw. zu
unterbrechen. Je nach geplantem Einsatzgebiet, z.B. Wüsten,
Nebelregionen, Tropen usw. können die Schirme unterschiedlich geformt sein. Beim Einsatz in einem Innenraum kann auf die Schirme auch ganz verzichtet werden.
Die Armaturen 3 sind aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder Edelstahl, und sind mit Mitteln ausgestattet, um eine elektrische Verbindung zu einem Stromnetzwerk zu ermöglichen Außerdem sind sie ausgestaltet, um eine mechanische
Befestigung des Überspannungsabieiter zu erlauben. Innerhalb der Gehäuses 9 sind zwischen den Armaturen 3 ein oder mehrere Varistorblöcke 5 als Stapel angeordnet, wie dies in Figur 2 zu sehen ist, die eine Ansicht einer erste erfindungsgemäßen Ausführungsform eines
Überspannungsabieiters ohne das Gehäuse und die Schirme zeigt .
Als Varistorblöcke 5 können bekannte Keramikscheiben mit einem spannungsabhängigen Widerstand (variable resistor) verwendet werden. Bei niedrigen Spannungen arbeiten sie als nahezu perfekte Isolatoren, während sie bei hoher Spannung eine gute Leitfähigkeit haben. Handelsübliche Varistorblöcke werden auf Grundlage von Zinkokxid - ZnO - hergestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Zinkoxid beschränkt, auch andere Metalloxide, Kunststoffe und auch Silizium-Carbid können beispielsweise für die Varistorblöcke verwendet werden. Außerdem können zusätzlich zu den Varistorblöcken 5 noch weitere Blöcke, etwa mit Metallblöcke 6 oder
Funkenstreckenblöcke in dem Stapel enthalten sein, um so die Länge des Überspannungsabieiters, seinen Wärmetransport und Funktionsweise an die Erfordernisse des jeweiligen Anlasses anzupassen. Wie üblich können darüber hinaus auch noch
Fehlerelemente, beispielsweise Tellerfedern, in dem Stapel der Varistorblöcke 5 vorgesehen sein, die für eine gewisse Elastizität und zur Aufrechterhaltung des elektrischen
Kontaktes sorgen. In der üblichen Weise können auch die Stirnflächen der Varistorblöcke 5 mit entsprechenden
Elektroden ausgestattet sein, beispielsweise durch
Beschichtung mit Aluminium.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Varistorblöcke 5 als Kreiszylinder mit einem Durchmesser von beispielsweise 5 cm und einer Höhe von 4 cm ausgebildet. An beiden Seiten der Varistorblöcke 5 sind nicht detailliert gezeigte
Aluminiumelektroden aufgebracht, um eine bessere
Kontaktierung sicher zu stellen. Zur weiteren Verbesserung der Kontaktierung können dünne Aluminiumscheiben zwischen den Varistorblöcken 5 vorgesehen sein.
Ein durch Aufeinanderstapeln derartiger Varistorblöcke 5 und eventueller Metallblöcke 6 gebildeter Stapel ist bei dem in Figur 1 gezeigten Überspannungsabieiter zwischen zwei
Armaturen 3 gehalten. Die Armaturen 3 sind durch eine aus dem Überspannungsabieiter herausragende zentrale Schraube 4 , die die elektrischen Varistorblöcke 5 gut kontaktiert, so
ausgestaltet, dass sie leicht in bestehende elektrische
Installation bzw. Stromversorgungsnetze eingebunden werden können .
Bevorzugt sind die Armaturen 3 Blöcke aus Aluminium mit einem Durchmesser, der etwas größer als jener der Varistorblöcke 5 ist . Die den Varistorblöcken 5 zugewandte Fläche zumindest einer Armatur 3 kann durch geeignete Formgebung so
ausgestaltet sein, dass eine mechanische Belastung der Kanten des anliegenden Varistorblocks 5 vermieden wird,
beispielsweise indem sich eine umlaufende Nut ausbildet.
Überspannungsabieiter sind, wenn sie in der freien Umgebung verwendet werden, aufgrund von Kraftübertragung durch mit ihnen verbundene elektrische Leitungen erheblichen
Biegemomenten ausgesetzt. Es ist daher erforderlich, sicher zu stellen, dass auch bei größeren mechanischen
Beanspruchungen die Kontaktierung der Varistorblöcke 5 untereinander und zu den Armaturen 3 beibehalten und ein Kantenbruch der Varistorblöcke durch ein Verkanten zweier benachbarter Varistorblöcke 5 vermieden wird. Um dies zu erreichen werden Verstärkungselemente 7 , vorzugsweise
glaswasserverstärkte KunststoffStäbe oder Seile, zwischen den Armaturen eingespannt. Diese halten die Varistorblöcke 5 zwischen den Armaturen 3 unter Zug zusammen. Des Weiteren werden gelegentlich die erwähnten Federelemente in dem Stapel der Varistorblöcke 5 eingefügt, um so auch bei Temperaturschwankungen oder ähnlichem die Kontaktierung zu sichern.
Wie in Figur 2 weiter zu sehen ist, ist zwischen den beiden Armaturen 3 der Stapel aus Varistorblöcken 5 mit einem dazwischenliegenden Metallblock 6 dargestellt. Der Stapel wird durch ein Verstärkungselement 7 in Form einer
geschlossenen Schlaufe zusammengehalten, die so geführt ist, dass das Verstärkungselement 7 an jeder der beiden Armaturen 3 jeweils an mindestens zwei Seiten gehalten ist und
mindestens vier Abschnitte 7a 7b, 7c, 7d, von denen in Figur
2 nur die Abschnitte 7a, 7b und 7c gezeigt sind, sich von der einen Armatur 3 zur anderen erstrecken. Anders gesagt, das Verstärkungselement 7 ist in Form einer geschlossenen
Schlaufe so ausgebildet, dass sich vier Schlaufenenden 19a,
19b, 19c, 19d bilden, von denen jeweils zwei an einer Armatur
3 gehalten sind.
Wie es weiter in Figur 2 gezeigt ist, sind in einer der Armaturen 3 jeweilige Schultern 13 ausgebildet, so dass das Verstärkungselement 7 die gesamte Armatur 3 umschlingt, oder es können in einer Seitenfläche einer Armatur 3 eine Führung 15 in Form einer Nut um einen Vorsprung 17 ausgebildet sein. In der Mitte zumindest einer der beiden Armaturen 3 ist eine zentrale Schraube 4 als Spannschraube ausgebildet, die in einem Durchgangsloch aufgenommen ist, und die es ermöglicht, den Überspannungsabieiter bei der Montage zu verspannen.
Andere Spannvorrichtungen sind ebenso denkbar.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das
Verstärkungselement 7 aus starren und formstabilen
Kunststoffmaterial gebildet und so vorgeformt, dass die vier Schlaufenenden 19a, 19b, 19c, 19d bereits mit dem gewünschten Zwischenabständen und Biegungen, wie es für den Zusammenhalt des Überspannungsabieiters erforderlich ist, fest vorgegeben sind. Ein derartiges Verstärkungselement 7 kann hergestellt werden, indem ein Bündel von Glasfasern in eine Form gelegt und dann mit einem geeigneten Kunststoff vergossen wird. Bevorzugt wird das Verstärkungselement 7 durch Glasfaser- Spritzgussverfahren gefertigt. Dabei wird mit Glasfasern versehene Kunststoffmasse in eine Form eingespritzt.
Bei der Montage kann zunächst die in Figur 2 mit der
Spannschraube 4 gezeigte Armatur 3 eingesetzt werden und die beiden diese Armatur gegenüberliegenden Schlaufenenden 19, 19a und 19b im Bezug zueinander können aufgebogen werden, so dass es leicht möglich ist, die Varistorblöcke 5, den
Metallblock 6 und letztlich die zweite Armatur 3 einzusetzen. Nach dem Einsetzen der Armatur 3 wird es dem
Verstärkungselement 7 erlaubt, in seine Ausgangsform
zurückzukehren, so dass es dann in der Nut 15 der Armatur 3 um den Vorsprung 17 herumgeführt wird. Anschließend wird der ganze Stapel verspannt. Vorzugsweise wird hierzu zunächst mittels einer hydraulischen Hebevorrichtung eine der beiden Armaturen 3 angehoben, während die andere Armatur 3
festgehalten wird. In diesem angehobenen Zustand wird die Spannschraube 4 angezogen und anschließend die hydraulische Anhebekraft gelöst. Hierbei werden eventuell vorhanden
Federelemente im Stapel gespannt. Ebenso werden
Aluminiumkontaktscheiben zwischen den Varistorblöcken 5, die bei einer bevorzugten Ausführungsform vorhanden sein können, unter dem Druck verformt. Dieser Vorgang des Anhebens einer Armatur 3 , Spannen der Spannschraube und Lösen der
Anhebekraft kann wiederholt ausgeführt werden.
Zur Fertigstellung des Überspannungsabieiters wird dieser in einem weiteren Schritt nach entsprechender Vorbehandlung, wie etwa ^reinigen, Vorimprägnieren und ähnlichem, mit einem
Silikonmaterial umspritzt, so dass das Gehäuse 9 mit den Schirmen 11 ausgebildet werden kann. Ein derartiger Überspannungsabieiter ist leicht und schnell herzustellen, erfordert nur eine minimale Zahl an Bauteilen, so dass Montagefehler sicher vermieden werden können. Die Armaturen 3 können als Gussteile hergestellt werden, wobei die Schulter 13 bzw. die Nut 15 und der Vorsprung 17 bereits beim Gießen mit ausgebildet werden können. Alternativ ist es möglich, diese Teile anschließend in den Aluminiumblock zu fräsen.
In der Figur 2 sind zwei verschiedene Armaturen 3
dargestellt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es können auf beiden Seiten die gleichen Armaturen 3 eingesetzt werden, entweder zweimal eine Armatur 3 mit Schulter 13 oder zweimal eine Armatur 3 mit der Nut 15 und dem Vorsprung 17.
Wenn eine Armatur 3 mit einer Schulter 13 eingesetzt wird, so dass das Verstärkungselement 7 mit einem Schlaufenende 19c um die gesamte Armatur herumgeführt wird, ist es vorteilhaft, den Rand der Armatur 3 so auszubilden, das keine scharfe
Kante verbleibt, die das Verstärkungselement 7 beschädigen könnte. Zu diesem Zweck ist die Armatur 3, wie dies in Figur 2 gezeigt ist, an ihrem oberen Ende mit einer Abrundung 21 ausgestattet. Die Schulter bzw. die Nut können
hinterschnitten sein, so dass ein seitliches Abrutschen des Verstärkungselements verhindert wird.
Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf den Überspannungsabieiter aus Figur 2, bei der die Armatur 3 mit den Schultern 13 zu sehen ist. Bei dieser Ausführungsform, sind zwei Schlaufenenden
19cm 19d an gegenüberliegenden Seiten der Spannschraube 4 um die Armatur 3 herumgeführt. Auf diese Art kann eine sehr symmetrische Kraft auf den Stapel der Überspannungsabieiter ausgeübt werden. Da das Verstärkungselement 7 aus Kunststoff in einem Stück ausgebildet ist, ermöglicht sich trotz seiner Formstabilität eine gewisse Flexibilität hinsichtlich der Längen der einzelnen Abschnitte 7a, 7b, 7c und 7d, so dass kleine Herstellungsschwankungen der Armaturen 3 bzw. des Verstärkungselements 7 nicht zu einer ungleichmäßigen
Kraftbelastung führen.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform ist so ausgeführt, das jeweils zwei Schlaufenenden 19c, 19d und 19a, 19b an jeder Armatur 3 anliegen. Auch dies ist nicht zwingend, und es ist gut möglich, auch drei Schlaufenenden an jeder Armatur 3 anliegen zu lassen, wenn dies erwünscht ist.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht im Detail der zweiten
Armatur 3 aus Figur 2. Die Ausgestaltung der Seitenfläche der Armatur mit der Nut 15 und dem Vorsprung 17 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Verstärkungselement 7 aus einem sehr formstabilen Kunststoffmaterial gebildet ist, das sich nur im geringen Ausmaße bzw. mit größerer Kraft aufspreizen lässt. Das Einsetzen der Armatur 3 am Ende des
Herstellungsprozesses des Stapels aus Armatur 3,
Varistorblöcken 5 und Verstärkungselement 7 kann dann so geschehen, dass das Verstärkungselement 7 in die Nut 15 einschnappt und den Stapel somit hält . Darüber hinaus hat die Führung in der Nut 15 den Vorteil, dass die Armatur 3 in ihrer endgültigen Position festgelegt ist, und nicht weiter in den Stapel hinein rutschen kann, als erforderlich. Das
Spannen der Spannschraube 4 kann dann leicht und ohne Risiko der Beschädigung der Varistorblöcke 5 erfolgen.
Vorzugsweise hat die Armatur einen polygonalen Querschnitt, bei dem Beispiel aus Figur 2 etwa rechteckig, wobei die
Abschnitte des Verstärkungselements 7 , die die Armaturen 3 verbinden, an den Ecken vorgesehen sind. Hierbei ist auch der Querschnitt dieses Verstärkungselements 7 rechteckig bzw. quadratisch. Das Außengehäuse kann dann mit einem
korrespondierenden Querschnitt ausgebildet werden, so dass der Einsatz der Materials für das Außengehäuse optimiert werden kann.
Figur 5 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, die sich von der in Figur 2 gezeigten dadurch unterscheidet, dass zwei Verstärkungselemente 7, die jedes für sich in
Endlosform ausgebildet sind, vorgesehen sind. Diese zwei Verstärkungselemente 7 werden an der einen Armatur 3 einander kreuzend in umlaufender Art um die Armatur 3 mit
entsprechenden Schultern 13 geführt. Zum Fixieren der
Verstärkungselemente ist es möglich, eine Haltevorrichtung 23 zusammen mit der zentralen Spannschraube 4 anzubringen, um das zuerst aufzubringende Verstärkungselement 7 zu halten, bevor das zweite Verstärkungselement 7 angebracht wird.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Beispiel ist die zweite Armatur 3 wider so ausgebildet, dass in ihrer Seitenfläche Nuten 15 und Vorsprünge 17 ausgebildet sind, in die die jeweiligen Schlaufenenden der Verstärkungselemente 7 einschnappen können.
Auch bei dieser Ausführungsform ist es bei der Montage vorgesehen, dass zunächst die Endarmatur 3 mit der zentralen Spannschraube 4 mit den beiden Verstärkungselementen 7 versehen wird. Der Armatur 3 gegenüberliegenden
Schlaufenenden der Verstärkungselemente 7 werden gespreizt, so dass die Varistorblöcke 5, der Metallblock 6 und die zweite Endarmatur 3 eingesetzt werden können. Dann wird die mechanische Spreizung der Verstärkungselemente 7 gelöst, so dass die jeweiligen Schlaufenenden in die Nuten 15 um die
Vorsprünge 17 einrasten. Anschließend wird mit der zentralen Spannschraube 7 oder dem vorangehend beschriebenen
Spannverfahren die nötige Spannung auf den
Überspannungsabieiter ausgeübt. Nach dem der so hergestellte Überspannungsableiterkern in einem entsprechenden Verfahrensschritt gereinigt und falls erforderlich imprägniert wird, wird er ebenfalls mit einem Silikongehäuse umspritzt bzw. umgössen, wobei gleichzeitig die Schirme ausgebildet werden.
Figur 6 zeigt eine Ansicht der einen Armatur 3 mit der
Spannschraube 4 ähnlich zu jener aus Figur 3. Hierbei ist zu sehen, dass die beiden Verstärkungselemente 7, die die
Armatur 3 umschlingen, sich auf der Außenseite der Armatur 3, an der auch die Spannschraube 4 angreift, kreuzen.
Figur 7 zeigt schließlich eine Seitenansicht im Detail der zweiten Armatur 3 bei dieser Ausführungsform . Diese Ansicht entspricht insoweit der Darstellung in Figur 4.
Bei dieser zweiten Ausführungsformen sind zwei
Verstärkungselemente 7 vorgesehen. Auf diese Art können acht parallele Abschnitte des Verstärkungselements 7 sich von einer Armatur 3 zu der anderen erstrecken, und die
mechanische Stabilität des Überspannungsabieiters in großem Ausmaße gewährleisten. Die Erfindung ist hierauf nicht zu beschränken. Jedes der Verstärkungselemente 7 könnte mit mehr als zwei Schlaufenenden an jeder Armatur 3 anliegen,
beispielsweise wäre es möglich, jeweils drei Schlaufenenden an jeder Armatur 3 vorzusehen. Auch ist die Erfindung nicht darauf zu begrenzen, zwei Verstärkungselemente 7 vorzusehen. Wenn eine höhere Stabilität erforderlich ist, könnten mehr als zwei Verstärkungselemente 7 angebracht sein.
In der gezeigten Ausführungsform hat das Verstärkungselement 7 einen rechteckigen Querschnitt. Dies ist zu bevorzugen, da somit die jeweilige Nut 15 bzw. die Schulter 13 entsprechend ausgeformt werden kann, so dass eine gute Auflage des
Verstärkungselements 7 an der jeweiligen Armatur 3
gewährleistet wird. Die Erfindung ist darauf aber nicht beschränkt, und ein runder Querschnitt für das
Verstärkungselement 7 ist ebenfalls möglich.
Die Nut bzw. die Schulter ist mit einer Hinterschneidung geformt, um ein seitliches Abrutschen des
Verstärkungselements 7 zu verhindern. Weiter bevorzugt ist die Nut so ausgebildet, dass das Verstärkungselement 7 nicht nur formschlüssig durch die Auflage gehalten ist, sondern zusätzlich durch Reibschluss fixiert wird. Dies hat den
Vorteil, dass im Fall eine Bruchs eines Varistorblocks 5 die strukturelle Integrität des Überspannungsabieiters gewahrt bleibt .
Bei der Erfindung ist die zentrale Spannschraube 4 in der Endarmatur 3 vorgesehen, um die herum die Schlaufen des
Verstärkungselements 7 geführt sind. Auch dies ist nicht zwingend. Die Spannschraube 4 kann ebenfalls auf der
gegenüberliegenden Armatur 3 vorgesehen sein. Auch ist möglich Spannschrauben an beiden Armaturen vorzusehen.
Bei den gezeigten Beispielen sind die Armaturen 3 jeweils Endarmaturen, die auch für den elektrischen Anschluss des Überspannungsabieiters an die Leitung sorgen. Es ist aber auch möglich, an der einen Armatur 3 mit dem Vorsprung 17 und der Nut 15 eine identische Armatur 3 mit entgegengesetzter Ausrichtung anzuschrauben, und so den Überspannungsabieiter auf die doppelte Länge zu verlängern. Die Armatur 3 wäre dann keine Endarmatur sondern eine mittlere Armatur. Es ist auch möglich, auf der Seitenfläche der Armatur 3 korrespondierende Nuten und Vorsprünge mit entgegengesetzter Ausrichtung auszubilden, so dass die Armatur 3 als Kopplungsstück in einen Überspannungsabieiter eingesetzt werden kann. Auf diese Art sind Überspannungsabieiter mit größeren Baulängen
möglich, ohne die Stabilität des Überspannungsabieiters zu beinträchtigen. Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Beispielen gezeigt ist, sind weitere Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche. So ist es beispielsweise möglich, an Stelle des Silikongehäuses 9 mit den Schirmen 7 aus Figur 1 ein starres glasfaserverstärktes Kunststoffrohr um die Gesamtkonstruktion des Ableiters herum vorzusehen, dieses mit entsprechenden Endkappen an den
Armaturen 3 abzuschließen und das sich so ergebende Modul mit einem wetterfesten Kunststoffgehäuse mit Schirmen zu
versehen. Derartige Überspannungsabieiter, die das sogenannte „Rohrdesign" mit dem „Käfigdesign" kombinieren, weisen eine besonders hohe mechanische Stabilität auf und eignen sich daher für den Einsatz auch in Erdbeben gefährdeten Gebieten und unter starker mechanischer Beanspruchung. Auch ist es möglich des erfindungsgemäße Modul aus Armaturen,
Varistorblöcken und Verstärkungselementen in einem
Porzellangehäuse aufzunehmen, wenn dies erwünscht ist.
Armaturen 3
Spannschraube 4
Varistorblöcke 5
Metallblock 6
Verstärkungselement 7
Abschnitte 7a, 7b, 7c, 7d
Gehäuse 9
Schirmen 11
Schulter 13
Nut 15
Vorsprung 17
Seitenschlaufenenden 19a, 19b, 19c, 19d Abrundung 21 Haltevorrichtung 23

Claims

Ansprüche
1. Überspannungsabieiter mit :
zwei Armaturen (3) ;
mindestens einem Varistorblock (5) , der zwischen den Armaturen (3) angeordnet ist, und
mindestens einem Verstärkungselement (7) in Form einer geschlossenen Schlaufe, die die Armaturen (3) und den
Varistorblock unter Druck gegeneinander hält;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verstärkungselement (7) an jeder der beiden
Armaturen (3) jeweils an mindestens zwei Seiten der Armatur (3) gehalten ist und mindestens vier Abschnitte (7a, 7b, 7c, 7d) des Verstärkungselements (7) sich von der einen Armatur (3) zu der anderen Armatur (3) erstrecken.
2. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Verstärkungselement (7) aus einem starren und formstabilen Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem
glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial , geformt ist.
3. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Verstärkungselement (7) an mindestens einer Armatur über eine vorgeformte Schulter (13) geführt wird. . Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verstärkungselement (7) an mindestens eine Armatur (3) in einer in der Seitenfläche der Armatur ausgebildeten Nut (15) um einen Vorsprung (17) geführt wird.
5. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verstärkungselemente (7) vorgesehen sind. 6. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Armaturen eine Schraube (4) vorgesehen ist, die durch ein Durchgangsloch durch die Armatur (3) verläuft und als
Spannschraube wirkt.
7. Überspannungsabieiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Armaturen (3) verschieden voneinander sind, wobei eine Armatur mit Schultern (13) ausgebildet ist, um die herum Schlaufenenden (19c, 19d) des Verstärkungselements (7) geführt sind, wobei die andere Armatur mit Nuten (15) und Vorsprünge (17) in ihrer Seitenfläche ausgestattet ist, um die herum
Seitenschlaufenenden (19a, 19b) des Verstärkungselements (7) geführt sind.
8. Überspannungsabieiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Überspannungsabieiter mit einem Silikongehäuse (9) ,
vorzugsweise mit Schirmen (11), versehen ist.
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